通用制造业,作为一个涵盖工业自动化、通用设备制造等多个维度的庞大体系,是现代工业自动化的核心驱动力。经过多年的不懈发展,它已不再是独立的个体,而是与智能制造、专业设备制造领域深度交织,形成了一个相互依存、协同发展的紧密生态。
通用制造业的内涵与边界
通用制造业的核心特征在于其产品的标准化和高通用性。这意味着其生产出的产品不仅自身具备广泛的应用潜力,更可以为其他自动化设备提供标准化、模块化的零部件,从而构建起一个庞大且高效的工业供应链。与之相对,专业自动化应用(即专用设备)则主要服务于特定行业,能够根据各行业的独特需求,提供具备高度自动化特性的非标设备,其应用领域极为广泛,几乎涵盖了现代工业的每一个角落。
工业自动化全景图:连接上下游,拥抱智能
工业自动化的价值链条清晰可见:上游承载着电子元器件及原材料的供应,为自动化设备的制造提供基石;下游则是广大的设备使用商, Mereka adalah pengguna utama dari sistem manufaktur modern. 随着智能制造的浪潮席卷而来,这一产业链正以前所未有的速度被加速赋能。
在上游,关键的电子元器件,如电阻、电容、芯片、各类半导体产品,以及线缆、结构件等基础原材料,构成了自动化设备得以运行的物质基础。
在下游,设备使用商主要分布于两大市场:OEM(原始设备制造商)市场和项目型市场。OEM市场涵盖了电子制造、新能源、包装等众多行业,这些行业更倾向于采用通用自动化设备,以实现工厂的标准化生产。而项目型市场则更为专注于过程自动化,如电力、化工、冶金等行业,它们普遍需要根据特定工艺流程定制化的专用设备。
信息技术的飞速发展,正以前所未有的力量驱动着自动化产业的智能化升级。大数据、云计算提供了强大的数据和算力支持;MES(制造执行系统)等工业软件和信息系统为操作流程提供了精细化的指导;而由各类传感器支撑的工业物联网,则极大地提升了整体生产效率。
中国自动化市场:复苏周期中的增长潜力
我国自动化市场规模已突破2000亿元大关,其市场规模的增长走势与机床等关键设备产量增速高度契合,展现出显著的周期性特征。当前,市场普遍认为正处于此轮周期的底部,预示着新一轮上行周期的起点。
根据行业研究机构的数据,2020年我国自动化市场规模已达到2063亿元,部分统计口径下更是高达2502亿元。尽管数据略有差异,但增速均与设备产量等高频数据保持同步。从季频数据观察,本轮周期的底部已现,市场复苏的进程或将呈现温和缓慢的态势。
细分市场来看,自动化产品仍然占据主导地位,但服务在整体市场中的占比正逐年提升,显示出服务化转型的趋势。在市场类型上,项目型市场依然是市场的主体,但OEM市场的增长速度明显快于项目型市场,预示着标准化、模块化解决方案的日益普及。
通用制造自动化的分层解析
通用制造自动化按照其设备形态和使用方式,可进一步细分为两类重要的环节:
1. 可共用环节: 这类环节为其他通用设备提供基础性的支撑,是实现自动化系统协同作用的关键。它们主要包括:
1. 工控系统: 作为通用自动化的“大脑”,负责对所有自动化过程进行精密的控制。
2. 基础件、仪器仪表、低压电器: 这些是几乎所有通用设备都不可或缺的组成部分,为设备的稳定运行提供保障。
3. 机器视觉: 作为自动化设备的“眼睛”,正在快速发展,能够极大地提升自动化设备的感知和识别能力。
4. 工业软件: 为自动化系统的设计、运行、管理提供智能化支持。
2. 输出设备及其核心产业链: 这类环节以特定输出设备为中心,是构成完整自动化解决方案的关键。它们包括:
1. 数控机床: 包括数控系统和刀具,是制造业的核心装备。
2. 机器人: 包括精密减速器等关键部件,是实现柔性制造和智能化的重要载体。
3. 激光设备: 包括激光器和激光控制系统,在精密加工领域发挥着关键作用。
4. 注塑&压铸机: 广泛应用于塑料和金属部件的成型。
5. 叉车: 尽管带有一定的工程机械属性,但因其在所有制造行业的广泛应用,也是典型的通用设备。
6. 增材制造(3D打印): 作为新兴技术,与传统的“减材”制造形成对比,尤其适用于特种工件的生产,未来有望对通用制造行业产生颠覆性影响。
工厂自动化与过程自动化:两种驱动模式
按照离散制造和流程制造的模式,通用制造自动化可进一步划分为:
• 工厂自动化: 主要以工控系统为核心,对应OEM市场,强调离散零部件的生产和组装。
• 过程自动化: 主要以仪表等传感装置为核心,对应项目制市场,应用于连续的生产过程。
通用自动化按系统环节可细分为五个层面:
1. 控制系统: 负责实现自动化过程的精准控制,包括控制器、人机界面、工业软件及数控系统,其中PLC(可编程逻辑控制器)是核心硬件。
2. 驱动系统: 将控制信号传递给执行装置,主要包括伺服驱动器、变频器、软启动器等,电机是其动力来源,伺服驱动和变频器是核心器件。
3. 执行系统: 包含实现控制过程的各类执行装置,如动力端的电机以及实现调节功能的减速器、编码器、调节阀等。
4. 反馈系统: 用于采集和显示各类信息,主要包括传感器、温压变送器、过程仪表等,为控制系统提供实时数据。
5. 输出系统: 是自动化设备的整体集成,目前主流的标准化设备有机器人、数控机床、注塑机、激光设备、叉车等,每种设备本身都可构成一个完整的产业链。